Tại Sao Cần Quan Tâm Cấp Chống Cháy Của Nhựa Khi Sử Dụng Xilanh ...

Nhựa chống cháy là gì? Tại sao cần nhựa chống cháy?

Vật liệu nhựa là vật liệu rất phổ biến hiện nay, được sử dụng trong hầu hết các sản phẩm dân dụng.

Các sản phẩm hoạt động trong môi trường đặc biết, môi trường nhiệt độ cao, các linh kiện dẫn điện, dây điện có nguy cơ cao xảy ra cháy. Để ngăn ngừa tình trạng nguy hiểm này người ta tạo nhựa chống cháy (nhựa không cháy thành ngọn lửa)

Hãy thử tưởng tượng xem nếu như oto đang di chuyển, hệ thống điện xảy ra sự cố và gây cháy, nếu dây dẫn và các chi tiết nhựa không chống cháy thì sự cố sẽ nguy hiểm như thế nào?

Cách chống cháy cho nhựa

Làm nguội triệt để pha khí

Các chất phụ gia chống cháy cho nhựa phổ biến nhất là chất làm chậm cháy Brôm – Một hợp chất halogen. Các hợp chất clo và brôm trải qua quá trình phân hủy nhiệt giải phóng hydro clorua và hydro bromide. Những chất này phản ứng với các gốc H và OH trong ngọn lửa tạo ra các gốc clo và brom. Vì các gốc halogen ít phản ứng hơn các gốc H hoặc OH, chúng làm chậm các phản ứng oxy hóa của ngọn lửa.

Chất chống cháy halogen hóa có chi phí thấp và thích hợp với nhiều loại polymer. Tuy nhiên, do tính độc hại với con người, động vật và môi trường nên nó đã bị cấm.

Hợp chất Phốt pho

Chất chống cháy phốt pho – bao gồm các hợp chất phốt phát – este, là các hợp chất khi cháy sẽ tạo thành axit photphoric tạo thành lớp cacbon thủy tinh dày. Việc này đã ngăn chặn nhiệt phân và ngăn cản đám cháy. Chất chống cháy này thường được dùng cho các vật liệu xốp, có diện tích tiếp xúc oxy lớn, dễ cháy như: vật liệu xốp polyurethane (nệm), thảm, sản phẩm trang trí nội thất, sản phẩm cao su trong nhà…

Nhựa sử dụng phụ gia chống cháy này gọi là dòng nhựa free halogen.

Các cấp độ chống cháy.

Theo tổ chức Ulprospector của Hoa kỳ, cấp độ chống cháy chia ra làm 4 cấp dựa theo trạng thái của nhựa khi thí nghiệm trong trạng thái đốt cháy.

UL94-HB

UL 94 H-B Horizontal Burn cháy phương ngay (bên cạnh): thử nghiệm mẫu với ngọn lửa phương ngay (bên cạnh) và tự dập tắt. Đây là tiêu chuẩn UL94 thấp nhất.

Trích nội dung theo tiêu chuẩn tổ chức Ulprospector

Specimen:

5″ x 12″ x thickness (typically thickness is 1/16″.1/8″.1/4″) Procedure

Three specimens are tested per thickness after conditioning for 48 hours at 23°C and 50% RH.

Specimen is mounted with its long axis horizontal and its short axis at a 45° angle.

Each specimen is marked with two lines, 1″ and 4″ from one end of specimen.

Specimen is supported at one end such that its lower edge is 3/8′ above a piece of wire gauge. A 1″ high blue Bunsen burner flame is applied to the free end of the specimen for 30 seconds and then removed. If the specimen continues to burn after removal of the test flame, the time for the flame front to travel between the two gauge marks is measured and the burning rate calculated in inches per minute.

Classification Requirements For 94HB A. Not have a burning rate exceeding 1.5″ per minute over a 3.0″ span for specimen B. Not have a burning rate exceeding 3.0″ per minute over a 3.0″ span for specimen having a thickness less than 0.120″, or C. Cease to burn before the flame

reaches the 4.0″ mark.

UL94-V0/V1/V2

UL 94 V-0 cháy phương dọc (đốt ở dưới); đốt và ngừng trong vòng 10 giây, mẫu không bén lửa.

UL 94 V-1 cháy phương dọc: đốt và ngừng trong trong vòng 60 giây, mẫu KHÔNG bén lửa

UL 94 V-2 cháy phương dọc: đốt và ngừng trong 60 giây, mẫu có thể bén lửa nhỏ.

Trích nội dung theo tiêu chuẩn tổ chức Ulprospector

Specimen:5″ x 12″ x thickness (typically thickness is 1/16″, 1/8″, 1/4″) ProcedureTotal of 10 specimens (2 sets) are tested per thickness. Five of each thickness are test ed after conditioning 48 hours at 23°C and 50% RH. Five of each thickness are tested after conditioning for 7 days at 70°C Specimen is mounted with long axis vertical. Specimen is supported such that its lower end is 3/8′ above Bunsen burner tube. Blue 3/4″ high flame is applied to the center of the lower edge of specimen for 10 seconds. If burning ceases within 30 seconds, flame is re-applied for an additional 10 seconds. If specimen drips particles, these shall be allowed to fall onto a layer of untreated surgical cotton placed 12″ below the specimen. Classification Requirements For 94V-0 A. Not have any specimen that burns with flaming combustion for more than 10 seconds after either application of the test flame. B. Not have a total flaming combustion time exceeding 50 seconds for the 10 flame applications for each set of 5 specimens. C. Not have any specimens that burn with flaming or glowing combustion up to the holding clamp. D. Not have any specimens that drip flaming particles that ignite the dry absorbent surgical cotton located 12″ below the test specimen. E. Not have any specimens with glowing combustion that persists for more than 30 seconds after the second removal of the test flame. For 94V-1 A. Not have any specimen that burns with flaming combustion for more than 30 seconds after either application of the test flame.

B.Not have a total flaming combustion time exceeding 250 seconds for the 10 flame applications for each set of 5 specimens. C. Not have any specimens that burn with flaming or glowing combustion up to the holding clamp. D. Not have any specimens that drip flaming particles that ignite the dry absorbent surgical cotton located 12″ below the test s p e c i m e n . E. Not have any specimens with glowing combustion that persists for more than 60 seconds after the second removal of the test flame. For 94V- 2 A . Not have any specimen that burns with flaming combustion for more than 30 seconds after either application of the test f l a m e . B. Not have a total flaming combustion time exceeding 250 seconds for the 10 flame applications for each set of 5 specimens. C. Not have any specimens that burn with flaming or glowing combustion up to the holding clamp. D. Be permitted to have specimens that drip flaming particles that burn only briefly, some of which ignite the dry absorbent surgical cotton located 12″ below the test specimen. E. Not have any specimens with glowing combustion that persists for more than 60 seconds after the second removal of the test flame.

UL94-5VA/VB

UL 94-5VA cháy bề mặt: Ngừng đốt trong 60 giây, mẫu thủ nghiệm không bị phồng rộp. Đây là tiêu chuẩn chống cháy UL94 cao nhất.

UL 94-5VB cháy bề mặt: Đốt trong vòng 60 giây, mẫu thủ nghiệm có thể bị bén lửa phồng rộp

Trích nội dung theo tiêu chuẩn tổ chức Ulprospector

Material shall be classified 94-5VA or 94-5VB on the basis of test results obtained on small bar and plaque specimens. Test procedures are as follows: Specimens that do not exhibit a burn through (hole) are classified 94-5VA Specimens that burn through (hole) are classified 94-5VA Specimen: 5″ x 12″ x thickness (bars) 6″ x 8″ x thickness (plaques) (typically thickness is 1/16″.1/8″.1/4″) Procedure for Bar Specimens (Method A ) Total of 10 specimens (2 sets) are tested per thickness. Five of each thickness are tested after conditioning 48 hours at 23°C and 50% RH. Five of each thickness are tested after conditioning for 7 days at 70°C For bar specimen, specimen is mounted with its long axis vertical. A 5″ overall high Bunsen burner flame with a 1-1/2″ blue inner cone is applied to a lower corner of the specimen at an angle of 20° from the vertical such that the tip of the blue cone touches the specimen.

The flame is to be applied for 5 seconds and removed fro 5 seconds. The operation is to be repeated until the specimen has been subjected to 5 applications of the test flame.

Điều gì xảy ra với xilanh trục vít của  máy ép sản xuất nhựa chống cháy?

Như đã nói ở trên, để chống cháy người ta có thể thêm các phụ gia về halagen hoặc gốc phốt phát. Trong quá trình sản xuất, nhựa được đưa lên nhiệt độ nóng chảy từ 200°C đến 400°C, lượng hơi nước còn sót lại trong nhựa và ở áp suất cao sẽ tác dụng với các gốc axit tạo thành hơi axit.

Hơi axit có tính mạnh yếu khác nhau phụ thuộc vào phụ gia trộn thêm (tỉ lệ với mức độ chống cháy).

Hơi axit tác dụng với xilanh trục vít gây ăn mòn bề mặt

Hơi axit phá hủy cơ tính bề mặt làm khả năng chịu mòn, chịu bền uốn suy yếu

Từ hai tác động trên dẫn tới tuổi thọ xilanh trục vít bị giảm sút.

Cách đối ứng cho xilanh trục vít của máy ép chạy nhựa chống cháy

Để đối ứng với nhựa chống cháy chỉ cần bảo vệ linh kiện khỏi sự ăn mòn hóa học từ hơi axits.

• Sử dụng hợp kim được bổ sung lượng lớn các nguyên tố trơ về hóa học như Niken, Crom
• Sử dụng công nghệ phủ PVD Coating
• Sử dụng công nghệ HVOF với bột hợp kim chống ăn mòn hóa học.

Thương hiệu xilanh trục vít Kazuo đang sử dụng cả 3 phương án trên để sản xuất linh kiện xilanh trục vít đối ứng cho nhựa chống cháy từ cấp độ UL94-HB tới cấp độ UL94-5VA

Cấp độ công nghệ		Cấp độ chống cháy theo UL94				Độ cứng
		Không	V2 V1	V0	VA, VB	HRC
Mài mòn	0%	K70	A70	Z70	U70	52-55
	≤ 15%	K80	A80	Z80	U80	55-58
	≤ 30%	K90	A90	Z90	U90	58-62
	≤ 45%	K95	A95	Z95	U95	62-65
	> 45%	K99	A99	Z99	U99	> 65
Các loại nhựa đối ứng		– PP, ABS, HDPE, POM, LDPE, PS – PET – PC -PA, PA6, PA9T, PPS, LCP, PEEK – Bakelit – PVC Tối đa 65%GF